2022_2023学年新教材高中物理第五章原子与原子核第一节原子的结构课件粤教版选择性必修第三册.pptx
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1、第五章第五章|原子与原子核原子与原子核第一节原子的结构第一节原子的结构核心素养点击核心素养点击 物理观念物理观念(1)知道电子的发现和原子的核式结构模型。知道电子的发现和原子的核式结构模型。(2)了解原子光谱的概念,知道氢原子光谱的实验规律。了解原子光谱的概念,知道氢原子光谱的实验规律。(3)知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱的分立特性。知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱的分立特性。(4)了解玻尔原子理论的基本假设的主要内容。了解玻尔原子理论的基本假设的主要内容。(5)认识玻尔的原子理论和卢瑟福的核式结构模型之间的继承和发展关系,认识玻尔的原子理论和卢瑟福的核式结构
2、模型之间的继承和发展关系,了解玻尔模型的不足之处及其原因。了解玻尔模型的不足之处及其原因。科学思维科学思维 用经典理论解释原子光谱困难时,利用玻尔的原子模型解释氢原子光谱。用经典理论解释原子光谱困难时,利用玻尔的原子模型解释氢原子光谱。科学探究科学探究 探究氢原子光谱的实验规律。探究氢原子光谱的实验规律。一、原子核式结构的提出一、原子核式结构的提出1填一填填一填(1)汤姆孙的原子结构模型汤姆孙的原子结构模型汤汤姆姆孙孙于于1898年年提提出出一一种种模模型型,他他认认为为,原原子子是是一一个个_体体,_均均匀匀分分布布在在整整个个球球体体内内,质质量量很很小小的的_镶镶嵌嵌其其中中,有有人人形
3、形象象地地把把汤汤姆姆孙孙的的原原子子模模型称为型称为“_模模型型”或或“葡萄干布丁模型葡萄干布丁模型”。球球正电荷正电荷电子电子枣糕枣糕(2)粒子散射实验粒子散射实验粒粒子子:从从放放射射性性物物质质中中发发射射出出来来的的快快速速运运动动的的粒粒子子,质质量量为为氢氢原原子子质质量量的的4倍倍、电子质量的电子质量的7 300倍。倍。实实验验装装置置如如图图所所示示,整整个个装装置置处处于于真真空空中中,其其中中:粒粒子子源源R是是被被铅铅块块包包围围的的,它它发发射射的的粒粒子子经经过过一一条条细细通通道道,形形成成一一束束射射线线,打打在在金金箔箔F上上。显显微微镜镜M带带有有荧荧光光屏
4、屏S,可可以以在在水水平平面面内内转转到到不不同同的的方方向向对对散散射射的的粒粒子子进进行行观观察察。被被散散射射的的粒粒子子打打在在荧荧光光屏屏上上会会有有微微弱弱的的闪闪光光产产生生。通通过过显显微微镜镜观观察察闪闪光光就就可可以以记记录录在在某某一一时时间间内内某某一方向散射的一方向散射的粒子数。粒子数。绝大多数绝大多数少数少数大于大于撞了回来撞了回来核式结构核式结构原子核原子核正电荷正电荷质量质量电子电子(4)原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度原子核的电荷数非常接近它们原子核的电荷数非常接近它们的的_。原子核是由质子和中子组成的,原子核的电荷数就是核中原子核是由质子和中子组成的,原
5、子核的电荷数就是核中的的_数数。原原子子核核的的半半径径的的数数量量级级为为10151014 m,而而原原子子半半径径的的数数量量级级大大约约是是1010 m,可见原子内部是十分,可见原子内部是十分“空旷空旷”的。的。2判一判判一判(1)粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的。()(2)粒子散射实验中大多数粒子散射实验中大多数粒子发生了大角度偏转或反弹粒子发生了大角度偏转或反弹。()(3)粒子大角度的偏转是电子造成的粒子大角度的偏转是电子造成的。()原子序数原子序数质子质子3选一选选一选 如图所示为如图所示为粒子散射实验装置,粒子打到荧光屏
6、上都会引起闪烁粒子散射实验装置,粒子打到荧光屏上都会引起闪烁,若若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。四处位置。则则这这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数符合事实的四处位置在相等时间内统计的闪烁次数符合事实的是是 ()A1 305、25、7、1 B202、405、625、825C1 202、1 010、723、203 D1 202、1 305、723、203解解析析:根根据据粒粒子子散散射射实验的的现象象可可知知,大大多多数数粒粒子子能能按按原原来来方方向向前前进,少少数数粒粒子子方方向向发生生了了偏偏转,极极少少数数粒粒子子偏偏转超超过90
7、,甚甚至至有有的的被被反反向向弹回回,在在相相等等时间内内A处闪烁次次数数最最多多,其其次次是是B、C、D三三处,并并且且数数据据相相差差比比较大大,A选项正正确确。答案:答案:A二、氢原子光谱原子的能级结构二、氢原子光谱原子的能级结构1填一填填一填(1)原子光谱:某种原子的气体通电后可原子光谱:某种原子的气体通电后可以以_并并产生固定不变产生固定不变的的_。(2)经典理论的困难经典理论的困难无法解释原子的稳定性。无法解释原子的稳定性。无法解释原子光谱分立的线状谱特征。无法解释原子光谱分立的线状谱特征。发光发光光谱光谱(3)原子的能级结构原子的能级结构能能级级:电电子子在在不不同同轨轨道道上上
8、运运动动时时,原原子子处处于于不不同同的的状状态态,具具有有_的的能能量量,这些分这些分立的立的_叫叫作原子的能级。作原子的能级。跃跃迁迁:原原子子从从_变变化化到到_的的过过程程。跃跃 迁迁时时辐辐射射出出光光子子的的能能量为量为h_。基态基态:_能能级对应的状态。级对应的状态。激发态:激发态:除除_之之外的其他状态。外的其他状态。2判一判判一判(1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。()(2)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。()(3)电子能吸收
9、任意频率的光子发生跃迁电子能吸收任意频率的光子发生跃迁。()不同不同能量值能量值一个能级一个能级另一个能级另一个能级EmEn最低最低基态基态3选一选选一选(多选多选)关于玻尔的原子模型,下列说法中正确的关于玻尔的原子模型,下列说法中正确的有有()A它彻底地否定了卢瑟福的核式结构学说它彻底地否定了卢瑟福的核式结构学说B它发展了卢瑟福的核式结构学说它发展了卢瑟福的核式结构学说C它完全抛弃了经典的电磁理论它完全抛弃了经典的电磁理论D它引入了普朗克的量子理论它引入了普朗克的量子理论解解析析:玻玻尔的的原原子子模模型型在在核核式式结构构学学说的的前前提提下下提提出出轨道道量量子子化化、能能量量量量子子化
10、化及及能能级跃迁迁,故故选项A错误,B正正确确;它它的的成成功功在在于于引引入入了了量量子子化化理理论,缺缺点是点是过多地引入多地引入经典力学,故典力学,故选项C错误,D正确。正确。答案:答案:BD探究探究(一一)粒子散射实验及现象分析粒子散射实验及现象分析问题驱动问题驱动如如图是图是粒子散射实验装置,各部分的作用是什么?粒子散射实验装置,各部分的作用是什么?提提示示:放放射射源源放放出出快快速速运运动的的粒粒子子,粒粒子子通通过金金箔箔时被被散散射射,打打在在荧光光屏屏上上发出出荧光光,可可通通过带有有荧光光屏屏的的显微微镜进行行观察察,并并可可以以在在水水平平面面内内转动,观察不同方向和不
11、同位置通察不同方向和不同位置通过金箔的散射金箔的散射粒子数量,整个装置封粒子数量,整个装置封闭在真空内。在真空内。重难释解重难释解1实实验验背背景景:粒粒子子散散射射实实验验是是卢卢瑟瑟福福指指导导他他的的学学生生做做的的一一个个著著名名的的物物理理实实验验,实实验验的的目目的的是是想想验验证证汤汤姆姆孙孙原原子子模模型型的的正正确确性性,实实验验结结果果却却成成了了否否定定汤汤姆姆孙孙原子模型的有力证据。在此基础上,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。原子模型的有力证据。在此基础上,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。2否定汤姆孙的原子结构模型否定汤姆孙的原子结构模型(1)质质量量远远小小于于原原子
12、子的的电电子子,对对粒粒子子的的运运动动影影响响完完全全可可以以忽忽略略,不不应应该该发发生生大大角角度偏转。度偏转。(2)粒粒子子在在穿穿过过原原子子时时,受受到到各各方方向向正正电电荷荷的的斥斥力力基基本本上上会会相相互互平平衡衡,对对粒粒子子运运动方向的影响不会很大,也不应该发生大角度偏转。动方向的影响不会很大,也不应该发生大角度偏转。(3)粒子的大角度偏转,否定汤姆孙的原子结构模型。粒子的大角度偏转,否定汤姆孙的原子结构模型。3卢瑟福的核式结构模型对卢瑟福的核式结构模型对粒子散射分析粒子散射分析(1)分分布布情情况况:原原子子的的全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量集集中中
13、在在原原子子核核内内,原原子子中中绝绝大大部部分是空的。分是空的。(2)受力情况受力情况少数少数粒子靠近原子核时,受到的库仑斥力大;粒子靠近原子核时,受到的库仑斥力大;大多数大多数粒子离原子核较远,受到的库仑斥力较小。粒子离原子核较远,受到的库仑斥力较小。(3)偏转情况偏转情况绝大多数绝大多数粒子运动方向不会明显变化粒子运动方向不会明显变化(因因为电子的子的质量相量相对于于粒子很小粒子很小);少数少数粒子发生大角度偏转,甚至被弹回;粒子发生大角度偏转,甚至被弹回;如果如果粒子几乎正对着原子核射来,偏转角就几乎达到粒子几乎正对着原子核射来,偏转角就几乎达到180,这种机会极少。,这种机会极少。典
14、典例例1如如图图所所示示,根根据据粒粒子子散散射射实实验验,卢卢瑟瑟福福提提出出了了原原子子的的核核式式结结构构模模型型。图图中中虚虚线线表表示示原原子子核核所所形形成成的的电电场场的的等等势势线线,实实线线表表示示一一个个粒粒子子的的运运动动轨轨迹迹。在在粒子从粒子从a运动到运动到b再运动到再运动到c的过程中,下列说法中正确的的过程中,下列说法中正确的是是()A动能先增大后减小动能先增大后减小B电势能先减小后增大电势能先减小后增大C电场力先做负功后做正功,总功等于零电场力先做负功后做正功,总功等于零D加速度先减小后增大加速度先减小后增大答案答案C2库仑力力对粒子的做功情况粒子的做功情况(1)
15、当当粒子靠近原子核粒子靠近原子核时,库仑斥力做斥力做负功,功,电势能增加。能增加。(2)当当粒子粒子远离原子核离原子核时,库仑斥力做正功,斥力做正功,电势能减小。能减小。3粒子的能量粒子的能量转化化仅有有库仑力力做做功功时,能能量量只只在在电势能能和和动能能之之间发生生相相互互转化化,且且总能能量量保保持不持不变。素养训练素养训练1粒子散射实验中,使粒子散射实验中,使粒子散射的原因粒子散射的原因是是()A粒子与原子核外电子碰撞粒子与原子核外电子碰撞B粒子与原子核发生接触碰撞粒子与原子核发生接触碰撞C粒子发生明显衍射粒子发生明显衍射D粒子与原子核的库仑斥力作用粒子与原子核的库仑斥力作用解解析析:
16、粒粒子子与与原原子子核核外外电子子的的作作用用是是很很微微弱弱的的。由由于于原原子子核核的的质量量和和电荷荷量量很很大大,粒粒子子与与原原子子核核很很近近时,库仑斥斥力力很很强,足足可可以以使使粒粒子子发生生大大角角度度偏偏转甚至反向甚至反向弹回,使回,使粒子散射的原因是与原子核的粒子散射的原因是与原子核的库仑斥力,斥力,选项D正确正确。答案:答案:D2X表表示示金金原原子子核核,粒粒子子射射向向金金核核被被散散射射,若若粒粒子子入入射射时时的的动动能能相相同同,其其偏偏转转轨轨迹可能是图中迹可能是图中的的 ()解解析析:粒子离金核越粒子离金核越远其所受斥力越小,其所受斥力越小,轨迹弯曲程度就
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